예를 들어 체육관에서 역기를 들어 올리거나 어려운 시험을 치르는 등 활동적으로 작업을 수행할 때마다 뉴런이 전기적 활동을 강화할 때 해당 작업을 수행하는 데 필요한 뇌 부분이 "활성화"됩니다. 하지만 소파에 누워 멍하니 있을 때도 뇌는 활동하나요?

연구자들이 알아낸 대답은 '그렇다'입니다. 지난 20년 동안 그들은 아무것도 하지 않을 때 활성화되는 겉보기에 관련이 없어 보이는 뇌 영역의 모음인 기본 모드 네트워크를 정의했습니다. 이 발견은 잘 정의된 작업 외부에서 뇌가 어떻게 기능하는지에 대한 통찰력을 제공했으며 내부 경험을 관리하는 데 있어 뇌 영역뿐만 아니라 뇌 네트워크의 역할에 대한 연구를 촉발했습니다.

20세기 후반에 신경과학자들은 스캐닝 기계에서 작업을 수행하는 사람들의 뇌 이미지를 찍기 위해 새로운 기술을 사용하기 시작했습니다. 예상대로 작업 중에 특정 뇌 영역의 활동이 증가했으며, 놀랍게도 다른 뇌 영역의 활동도 동시에 감소했습니다. 신경과학자들은 다양한 작업 중에 동일한 뇌 영역이 지속적으로 활동을 억제한다는 사실에 흥미를 느꼈습니다.

그것은 마치 그 사람이 아무것도 하지 않을 때 이 영역들이 활성화되었다가 마음이 외부적인 것에 집중해야 할 때 꺼지는 것과 같았습니다.

연구자들은 이러한 영역을 "과제 부정적"이라고 불렀습니다. 처음 이들의 신원이 확인됐을 당시, 마커스 레이클세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교 의과대학의 신경학자인 그는 이러한 과제가 부정적인 영역이 마음이 안정되는 데 중요한 역할을 한다고 의심했습니다. Raichle은 "이로 인해 '기본적인 뇌 활동은 무엇인가?'라는 질문이 제기되었습니다."라고 회상했습니다. 실험에서 그는 스캐너를 사용하는 사람들에게 눈을 감고 뇌 활동을 측정하는 동안 마음이 딴 데로 가도록 하라고 요청했습니다.

그는 휴식 중에 우리가 정신적으로 내면으로 향할 때 작업이 부정적인 영역이 뇌의 나머지 부분보다 더 많은 에너지를 사용한다는 것을 발견했습니다. 2001년 논문에서 그는 이 활동을 "뇌 기능의 기본 모드.” 2년 후, 고해상도 데이터를 생성한 후 스탠포드 대학교 의과대학 팀은 이러한 작업 음성 활동이 상호 작용하는 뇌 영역의 일관된 네트워크를 정의한다는 사실을 발견했습니다. 기본 모드 네트워크.

기본 모드 네트워크의 발견은 외부에 초점을 맞춘 작업이 없을 때 뇌가 무엇을 하는지에 대한 신경과학자들의 호기심을 불러일으켰습니다. 일부 연구자들은 네트워크의 주요 기능이 딴생각이나 공상 경험을 생성하는 것이라고 믿었지만 다른 추측도 많이 있었습니다. 어쩌면 의식의 흐름을 통제하거나 과거 경험에 대한 기억을 활성화했을 수도 있습니다. 그리고 기본 모드 네트워크의 기능 장애는 우울증, 정신분열증, 알츠하이머병을 포함한 거의 모든 정신 및 신경 장애의 잠재적 특징으로 떠올랐습니다.

그 이후로 기본 모드에 대한 수많은 연구로 인해 초기 이해가 복잡해졌습니다. "지난 20년 동안 기본 모드 네트워크와 관련된 다양한 작업 유형과 패러다임을 보는 것은 매우 흥미로웠습니다."라고 말했습니다. 루치나 우딘, 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 캠퍼스의 신경과학자.

기본 모드는 과학을 특징으로 하는 최초의 뇌 네트워크 중 하나였습니다. 이는 등쪽 및 복부 내측 전전두엽 피질과 같은 뇌 앞쪽의 일부와 후대상 피질, 설전 및 각이랑과 같이 기관 전체에 흩어져 있는 일부를 포함하여 소수의 뇌 영역으로 구성됩니다. 이 영역은 기억, 경험 재생, 예측, 행동 고려, 보상/처벌 및 정보 통합과 연관되어 있습니다. (다음 그림에서 색상으로 강조 표시된 부분은 기본 네트워크가 연결될 때 더욱 활성화되는 뇌 외부 영역 중 일부를 나타냅니다.)

발견 이후 신경과학자들은 각각 겉보기에 서로 다른 뇌 영역을 활성화하는 소수의 추가적인 별개의 네트워크를 대략적으로 식별했습니다. 이러한 활성화된 영역은 독립적으로 작동하는 것이 아니라, 오히려 서로 동기화되어 조화를 이룹니다. Raichle은 “교향악단을 바이올린이나 오보에로만 생각할 수는 없습니다.”라고 말했습니다. 마찬가지로, 뇌 네트워크에서는 개별 부분이 상호 작용하여 함께만 생성할 수 있는 효과를 가져옵니다.

연구에 따르면 기본 모드 네트워크의 효과에는 정신 방황, 과거 경험 기억, 다른 사람의 정신 상태에 대한 생각, 미래 구상 및 언어 처리 등이 포함됩니다. 이것이 인지의 관련 없는 측면을 담은 가방처럼 보일 수도 있지만, 비노드 메논스탠포드 인지 및 시스템 신경과학 연구소 소장은 최근 이러한 모든 기능이 다음과 같은 경우에 도움이 될 수 있다는 이론을 세웠습니다. 내부 이야기 구성하기. 그의 관점에서 기본 모드 네트워크는 다른 사람과의 관계에서 자신이 누구인지 생각하고 과거 경험을 회상한 다음 모든 것을 일관된 자기 서술로 마무리하는 데 도움이 됩니다.

기본 모드는 분명히 뭔가 복잡한 것에 달려 있습니다. 그것은 깔끔하게 설명할 수 없는 다양한 프로세스와 관련되어 있습니다. Uddin은 “우리가 '이 하나의 뇌 영역이나 하나의 뇌 네트워크가 한 가지 일을 한다'고 생각하는 것은 어리석은 일입니다."라고 말했습니다. "내 생각에는 그런 식으로 작동하는 것 같지 않습니다."

Uddin은 자기 인식에 관심이 있었기 때문에 기본 모드 네트워크를 조사하기 시작했으며, 자신의 얼굴이나 목소리를 식별하는 등 많은 자기 인식 작업이 네트워크와 연관되어 있는 것으로 나타났습니다. 최근 몇 년 동안 그녀는 뇌 네트워크 간의 상호 작용에 관심을 쏟았습니다. 서로 다른 뇌 영역이 서로 상호 작용하여 네트워크를 형성하는 것처럼 서로 다른 네트워크도 의미 있는 방식으로 서로 상호 작용한다고 Uddin은 말했습니다. "네트워크 상호 작용은 함께 작동하고 분리된 다음 시간이 지남에 따라 수행하는 작업을 변경하기 때문에 고립된 네트워크보다 어떤 방식으로 연구하는 것이 더 명확합니다."

그녀는 특히 기본 모드 네트워크가 어떻게 상호작용하는지에 관심이 있습니다. 돌출 네트워크, 이는 언제든지 가장 관련성이 높은 정보를 식별하는 데 도움이 되는 것 같습니다. 그녀의 연구는 돌출 네트워크가 주의를 기울여야 할 중요한 사항을 감지한 다음 기본 모드 네트워크에 대한 끄기 스위치 역할을 한다는 것을 시사합니다.

연구자들은 우울증과 같은 정신 건강 장애가 기본 모드 네트워크 문제와 연관될 수 있는지 여부도 조사해 왔습니다. 지금까지의 연구 결과는 결론이 나지 않았습니다. 예를 들어, 우울증이 있는 사람들의 경우 일부 연구자는 네트워크 노드가 과도하게 연결되어 있음을 발견한 반면 다른 연구자는 그 반대인 노드가 연결에 실패한다는 것을 발견했습니다. 그리고 일부 연구에서는 기본 모드 네트워크 자체가 비정상적인 것은 아니지만 다른 네트워크와의 상호 작용은 비정상적인 것으로 나타났습니다. 이러한 연구 결과는 양립할 수 없는 것처럼 보일 수 있지만 우울증이 아마도 다양한 장애의 집합 비슷한 증상으로 나타납니다.

그러는 동안 Menon은 소위 말하는 것을 개발했습니다. 삼중 네트워크 이론. 이는 기본 모드 네트워크인 돌출 네트워크와 전두두정 네트워크라고 불리는 제3의 네트워크 사이의 비정상적인 상호작용이 정신분열증, 우울증, 불안, 치매, 자폐증을 포함한 정신 건강 장애에 기여할 수 있다고 가정합니다. 일반적으로 누군가 외부 자극에 주의를 기울이면 기본 모드 네트워크의 활동이 감소하는 반면, 다른 두 네트워크의 활동은 증가합니다. Menon은 이러한 네트워크 간의 밀고 당기기가 정신 장애 또는 발달 장애가 있는 사람들에게는 동일한 방식으로 작동하지 않을 수 있다고 의심합니다.

디에나 바치세인트 루이스에 있는 워싱턴 대학교에서 정신 질환의 신경생물학을 연구하고 있는 그는 삼중 네트워크 이론에 흥미를 느낍니다. 정신 건강 장애가 있는 사람들의 네트워크가 어떻게 다르게 연결되어 있는지 조사하는 것은 연구자들이 근본적인 메커니즘을 찾고 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있다고 그녀는 말했습니다. 그러나 그녀는 네트워크 상호 작용만으로는 정신 질환을 완전히 설명할 수 없다고 생각합니다. Barch는 “연결성 차이를 이해하는 것이 출발점이라고 생각합니다.”라고 말했습니다. “종점은 아닙니다.”

기본 모드 네트워크에 대한 현재의 이해는 확실히 그 끝점이 아닙니다. 발견 이후 신경과학자들은 단일 뇌 영역의 책임을 넘어 뇌 네트워크 간 상호 작용의 영향에 대해 생각하게 되었습니다. 그리고 이는 많은 사람들이 내면에 초점을 맞춘 마음의 활동을 높이 평가하게 만들었습니다. 우리가 백일몽에 빠져 있거나 쉬고 ​​있을 때에도 우리의 뇌는 그것을 실현하기 위해 열심히 노력하고 있습니다.